雷達(dá)與雷達(dá)之間的“剿殺”。
文/徐珊珊
如果沒有雷達(dá)，一臺自動駕駛車要如何穿透黑暗？
當(dāng)人們對智能駕駛展現(xiàn)出前所未有的熱情時，雷達(dá)從教科書中走了出來。如同所有新事物一樣，車載雷達(dá)也有一段被排斥、被質(zhì)疑的心酸過往。直到今天，它成為智能駕駛的標(biāo)配硬件。
比起攝像頭的直觀所見，雷達(dá)更偏向于“感受”。這樣一雙“車眼”不斷分化、進(jìn)化，花名越來越多，內(nèi)部的明爭暗斗也更勝以往。比如：誰和誰搭配干活效果更好，怎么搭、如何安排位置才最合適。
而這里始終有一個主題，誰配站C位？是視力更好的激光雷達(dá)，還是不挑時間全天候工作的毫米波雷達(dá)？就像歌手陶唱的那樣“你愛我還是他，是不是真的他有比我好，你為誰在掙扎……”
不出意外，答案是第三者。
是“冷門”配置 還是C位出道
一個名叫4D成像雷達(dá)的角色攪亂了這一池春水。
即將上市的飛凡R7在做功課預(yù)告時，為不溫不火的4D成像雷達(dá)添了一把熱度。官方介紹，飛凡R7國內(nèi)首發(fā)Premium 4D成像雷達(dá)，最遠(yuǎn)探測距離達(dá)到350米，甚至可以采集前前車的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。
通常連普通窨井蓋和路標(biāo)都分不清楚的毫米波雷達(dá)，探測目標(biāo)竟然可以貫穿兩輛車？這一說法是否言過其實，還有待驗證。目前市面上廣泛采用的3D毫米波雷達(dá)不僅無法進(jìn)行目標(biāo)分類，在測距上較激光雷達(dá)也是差上許多，而后者在惡劣天氣下顯得力不從心。
4D成像雷達(dá)算得上是毫米波雷達(dá)的進(jìn)階版本，在距離、速度、方向角的基礎(chǔ)上多了一個高度探測值，不僅提高了視力，探測范圍和分辨能力都有所增強。另外，4D成像雷達(dá)的成本大概只有激光雷達(dá)的10%～20%。
因此每日汽車電訊認(rèn)為，4D毫米波成像雷達(dá)既從性能上解決了傳統(tǒng)毫米波和激光雷達(dá)的不足，又滿足了價更低更容易量產(chǎn)這一規(guī)律。如果量產(chǎn)驗證的效果好，未來不排除吃下激光雷達(dá)的部分市場份額。
按照恩智浦ADAS產(chǎn)品線總經(jīng)理Steffen Spannagel的說法，成像雷達(dá)正處于發(fā)展早期，但未來性能有望大幅提升。理想狀態(tài)下，成像雷達(dá)最終可能會取代激光雷達(dá)。
這是全球汽車?yán)走_(dá)龍頭廠商的觀點，但比起不斷打破爭議的激光雷達(dá)，4D成像雷達(dá)確實要更冷門一些。IDC的一組數(shù)據(jù)表明，今年第一季度L2級自動駕駛在乘用車市場的新車滲透率為23.2%，與Robotaxi產(chǎn)業(yè)發(fā)展相比，乘用車市場仍然聚焦于輔助駕駛功能。換句話說，4D成像雷達(dá)上車難免有點大材小用。
到2030年，L2+自動駕駛汽車預(yù)計會占據(jù)汽車總產(chǎn)量的近50%。彼時約有一半的車輛擁有接近解放雙手的自動駕駛能力，如果以L2+或L3～L5級自動駕駛為前提，4D成像雷達(dá)可能會剛剛好。
尤其L3級及以上的自動駕駛系統(tǒng)支持解放雙手，車身雷達(dá)的可靠性更加重要。這也是為什么L3級以上的傳感器都會選用一些成像雷達(dá)。試想一下，一輛啟動了自動駕駛模式的車輛在高速路上行駛，突遇一場大霧或者大雨，攝像頭發(fā)揮不了作用，激光雷達(dá)的探測精度再高也等同于半塊廢鐵。這時，4D成像雷達(dá)的“火眼金睛”就可以派上用常
事實上，越來越多的觀點認(rèn)為，4D成像雷達(dá)將會成為自動駕駛最核心的傳感器。例如在Mobileye的計劃里，未來乘用車將只需要一顆前向激光雷達(dá)和一顆360度全包覆車身的毫米波雷達(dá)�；蛟S未來，行業(yè)不用再為雷達(dá)的布置而絞盡腦汁了。
從這個角度講，飛凡R7的自動駕駛功能確實可以期待一下。至于4D成像雷達(dá)，它的“進(jìn)化史”也在持續(xù)更新中。
4D不止多了一個度 進(jìn)化大有乾坤
在技術(shù)趨勢上，一些廠商已經(jīng)開始從24GHz(12.5mm)轉(zhuǎn)向研發(fā)綜合性能更好的77GHz(3.9mm)毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。波長越短，意味著角分辨率越高，獲得的點云圖密度越高，成像就越精準(zhǔn)。
同時77GHz的4D毫米波成像雷達(dá)更適合長距探測，體積也可以做到更小，提高了車型設(shè)計的靈活度。國際上，恩智浦、大陸、博世、安波福、采埃孚等Tier1基本完成對該領(lǐng)域的布局；國內(nèi)包括隼眼科技、華域汽車、華為、為升科科技（臺灣）等公司也紛紛推出了77GHz的4D成像雷達(dá)解決方案。
根據(jù)Yole Développement的測算，4D雷達(dá)市場規(guī)模將從2021年的3億美元增長到2025年的35億美元，期間成像雷達(dá)的市場將從1億美元增加至43億美元，年復(fù)合增長率為109%，遠(yuǎn)高于汽車?yán)走_(dá)市場整體增長水平。毫無疑問，接下來幾年雷達(dá)市場的剿殺將異常激烈。
4D成像雷達(dá)是否會勝出，除了取決于產(chǎn)品本身的競爭力外，適配芯片的規(guī)格也十分關(guān)鍵。畢竟上層建筑好不好，地基占很大的權(quán)重。4D成像雷達(dá)一般包含射頻前端MMIC、數(shù)字信號系統(tǒng)DSP和后端算法等主要硬件。“4D成像雷達(dá)的發(fā)展趨勢有一個明顯特征是，前端會有更多通道，后端會有更強的算力需求”，隼眼科技CTO張慧這樣說。
簡單理解，前端收發(fā)通道數(shù)量越多，提供點云數(shù)據(jù)的能力就越強，識別物體會更加精準(zhǔn)。當(dāng)下主流的車載4D成像毫米波雷達(dá)多是通過2片MMIC芯片級聯(lián)，實現(xiàn)48個通道（6發(fā)8收）。增加通道數(shù)，意味著要增加更多的芯片級聯(lián)。
此外，4D成像雷達(dá)的一個發(fā)展趨勢是與人工智能技術(shù)的融合更深了。當(dāng)毫米波雷達(dá)和深度學(xué)習(xí)得到的信息相融合時，會產(chǎn)生大量的算法需求，這也對處理器提出了更高要求。處理器的性能極大決定了雷達(dá)前端和后端的使用效果。相比于通過增加天線數(shù)量提高分辨率的傳統(tǒng)方法，芯片級聯(lián)逐漸受到行業(yè)認(rèn)可。恩智浦在今年早些時候推出的S32R45、S32R41成像雷達(dá)處理器，采用16nm制造工藝，是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多能夠勝任高達(dá)4片MMIC芯片級聯(lián)的產(chǎn)品。在高達(dá)12發(fā)16收等效192個虛擬通道算力的需求下，據(jù)稱S32R45一片就能搞定。
事實上，車載雷達(dá)芯片和手機應(yīng)用處理器一樣都遵從摩爾定律的發(fā)展，也就是說，車載雷達(dá)芯片也會向更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點（如7nm）和更集成的方向發(fā)展。不過，對于角雷達(dá)這類不需要較強分辨力或成像能力的產(chǎn)品，現(xiàn)階段的技術(shù)水平已經(jīng)能滿足所需。
目前恩智浦正在開發(fā)第六代雷達(dá)芯片，具體規(guī)格還沒公開。不過在提供芯片之余，恩智浦還提供雷達(dá)的軟件算法，從軟件層面提升雷達(dá)的角分辨率，同時解決車與車之間雷達(dá)工作產(chǎn)生的干擾問題。
4D成像雷達(dá)在傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)基礎(chǔ)上不止多了一個探測維度，目前技術(shù)的迭代與升級似乎還不是最理想的狀態(tài)。為升科科技CTO蔡青翰也說，目前毫米波雷達(dá)發(fā)展到4D雷達(dá)或4片級聯(lián)雷達(dá)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有走到雷達(dá)所能達(dá)到的盡頭。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)最大的缺點在于角分辨率不足，如今分辨率提上來了，若再繼續(xù)通過芯片級聯(lián)的方式提高分辨率，邊際效益明顯會打折扣。
他提出一點，4D成像雷達(dá)更突出的問題是動態(tài)范圍的不足。以目前4片級聯(lián)技術(shù)來看，要做出一款對環(huán)境感知更強的車載傳感器，動態(tài)范圍還有很大提升的空間。比如在反射性能較差的介質(zhì)中，雷達(dá)的動態(tài)范圍可以確保必要的靈敏度。
動態(tài)范圍其實也很好理解，以相機為例，動態(tài)范圍越大，捕捉到的高光區(qū)和陰影區(qū)的圖像就越充滿細(xì)節(jié)。譬如最近幾年，手機行業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注相機的AI 降噪與 HDR 融合。如果4D成像雷達(dá)解決了這一問題，未來會不會是雷達(dá)為主攝像頭為輔呢？
寫在最后
其實比起國外大廠，本土廠商更應(yīng)該重視4D成像雷達(dá)的技術(shù)演進(jìn)路線，畢竟國內(nèi)新能源主機廠和造車新勢力都在加速推進(jìn)自動駕駛應(yīng)用。無論是從技術(shù)還是市場空間角度看，本土廠商的機會遠(yuǎn)超以往。距離4D成像雷達(dá)爆發(fā)或許還有些時日，但雷達(dá)之間的剿殺已悄然進(jìn)行，而行業(yè)內(nèi)的排位戰(zhàn)也正拉開序幕。
